19482

Паралельні компютерні архітектури

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Паралельні комп'ютерні архітектури Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарськ

Украинкский

2013-07-12

42.8 KB

2 чел.

Паралельні комп'ютерні архітектури

Швидкість роботи комп'ютерів стає все вище, а й вимоги до них постійно зростають. Астрономи намагаються відтворити всю історію Всесвіту з моменту великого вибуху і до сьогоднішнього дня. Фармацевти хотіли б розробляти нові лікарські препарати за допомогою комп'ютерів, не приносячи в жертву легіони щурів. Розробники літальних апаратів могли б отримувати кращі результати, якби замість будівництва величезних аеродинамічних труб моделювали свої конструкції на комп'ютері. Якщо говорити коротко, якими б потужними не були комп'ютери, їх можливостей ніколи не вистачить для вирішення багатьох нетривіальних задач (особливо наукових, технічних і промислових).

Хоча тактова частота постійно зростає, швидкість комутації не можна збільшувати нескінченно. Головною проблемою залишається швидкість світла - неможливо примусити протони й електрони рухатися швидше. Через високу тепловіддачу комп'ютери перетворилися на кондиціонери. Нарешті, оскільки розміри транзисторів постійно зменшуються, зрештою настане час, коли кожен транзистор буде складатися з декількох атомів, тому основною проблемою можуть стати закони квантової механіки (наприклад, принцип невизначеності Гейзенберга).

В результаті, щоб мати можливість вирішувати більш складні завдання, розробники звернулися до комп'ютерів паралельної дії (далі - паралельні комп'ютери). Неможливо побудувати комп'ютер з одним процесором і часом циклу в 0,001 не, але зате можна побудувати комп'ютер з 1000 процесорами, час циклу кожного з яких складає 1 не. І хоча швидкодії кожного процесора в другому випадку очевидно мало, теоретично ми повинні отримати необхідну продуктивність.

Паралелізм можна вводити на різних рівнях. На самому низькому рівні він може бути реалізований в процесорі за рахунок конвейеризації і суперскалярної архітектури з кількома функціональними блоками. Прихованого паралелізму можна добитися шляхом значного подовження слів в командах. За допомогою додаткових функцій можна «навчити» процесор одночасно обробляти кілька програмних потоків. Нарешті, можна встановити на одній мікросхемі кілька процесорів. Проте всі ці прийоми, разом узяті, здатні підвищити продуктивність максимум в 10 разів у порівнянні з класичними послідовними рішеннями.

На наступному рівні можливе впровадження в систему зовнішніх плат ЦП з поліпшеними обчислювальними можливостями. Як правило, в підключаються процесорах реалізуються спеціальні функції, такі як обробка мережевих пакетів, обробка мультимедійних даних, криптографія і т. д. Продуктивність спеціалізованих додатків за рахунок цих функцій може бути підвищена в 5-10 разів.

Щоб підвищити продуктивність в сто, тисячу чи мільйон разів, необхідно звести воєдино численні процесори і забезпечити їх ефективну взаємодію. Цей принцип реалізується у вигляді великих мультипроцесорних систем і мультікомпьютеров (кластерних комп'ютерів). Природно, об'єднання тисяч процесорів у єдину систему породжує нові проблеми, які потрібно вирішувати.

Нарешті, останнім часом з'явилася можливість інтеграції через Інтернет цілих організацій. В результаті формуються слабо пов'язані розподілені обчислювальні сітки, або грати. Такі системи тільки починають розвиватися, але їх потенціал досить високий.

Коли два процесори або обробних елемента знаходяться поруч і обмінюються великими обсягами даних з невеликими затримками, вони називаються сильно пов'язаними (tightly coupled). Відповідно, коли два процесори або обробних елемента розташовуються далеко один від одного і обмінюються невеликими обсягами даних з великими затримками, вони називаються слабо пов'язаними (loosely coupled). У цьому розділі ми обговоримо принципи розробки систем цих форм паралелізму і розглянемо ряд прикладів. Почавши з сильно пов'язаних систем, для яких характерний внутріпроцессорний паралелізм, ми поступово перейдемо до слабо зв'язаних систем і в завершальній частині голови поговоримо про розподілених обчислювальних системах. Приблизний спектр розглянутих тим ілюструє рис. 8.1.

 

Рис. 8.1. Внутріпроцессорний паралелізм (а); співпроцесор (б); мультипроцессор (в); мультікомпьютер (г); слабо пов'язана розподілена обчислювальна система (д)

Паралелізм постійно виявляється темою гарячих дискусій, у зв'язку з чим в цьому розділі незвично багато посилань - в основному, на недавні роботи про заданій темі.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34473. Живопись Феофана Грека 37.5 KB
  Из произведений Феофана Грека работавшего не покладая рук сохранилась только одна документально подтвержденная работа роспись церкви Спаса Преображения в Новгороде 1378 год. В образах Феофана огромная сила эмоционального воздействия в них звучит трагический пафос. Манера письма Феофана резкая стремительная темпераментная.
34474. Живопись Андрея Рублева 41.5 KB
  Образы Рублева навевают нам воспоминания об утерянной райской жизни об утерянном покое счастье и гармонии со вселенной. В творчестве Рублева отчетливее всего выразились мечты русского народа о самом хорошем человеке об идеальной человеческой красоте. Эпоха Рублева была эпохой возрождения веры в человека в его нравственные силы в его способность к самопожертвованию во имя высоких идеалов.
34475. Живопись Дионисия 41 KB
  Вот в такое время освобожденной обновляемой Руси как нельзя кстати пришелся светлый талант Дионисия его умение создавать праздничный настрой духа его сочные краски. Художественные тенденции последней трети XV начала XVI веков к праздничному декоративизму рафинированной утонченности и каноническому догматизму нашли в лице Дионисия тонкого истолкователя. О творчестве Дионисия в московский период можно судить только по двум произведениям: по иконе Божией Матери Одигитрия и по иконе Апокалипсис.
34476. Русское искусство 17в.: Живопись С. Ушакова. Деятельность оружейной палаты. Фресковая живопись. Парсуна 17.72 KB
  Тяга к наукам интерес в литературе к реальным сюжетам рост светской публицистики нарушение иконографических канонов в живописи сближение культового и гражданского зодчества любовь к декору к полихромии в архитектуре да и во всех изобразительных искусствах все это говорит о быстром процессе обмирщения культуры XVII в. Во главе нового движения провозглашающего те задачи живописи которые вели по сути к разрыву с древнерусской иконописной традицией стоял царский изограф теоретик искусства Симон Ушаков 16261686 взгляды которого...
34477. Строгоновская и годуновская школа иконописи. Особенности выразительного языка 18.35 KB
  Второе строгановская школа условно названная так потому что некоторые иконы выполнялись по заказу именитых людей Строгановых. Собирали иконы шитье и резьбу так что их домашние молельни стали настоящими музеями. Так они особенно ценили иконы совсем небольшого размера однако включающие не меньше отдельных сцен чем многоаршинный иконостас. Иконы этого типа напоминающие миниатюру или драгоценные эмалевые изделия и принято называть строгановскими даже если они не были написаны в мастерских Строгановых.
34478. Русское искусство первой трети 18в. Эпоха реформ Петра 1. Строительство Петербурга. Петровское барокко. Скульптура К.Б. Растрелли 72 KB
  Петровское барокко. Петровское барокко историкорегиональный стиль архитектуры СанктПетербурга сложившийся при жизни его основателя Петра Великого в первой четверти XVIII в. Стиль петровского барокко впитал в себя множество разнородных элементов и потому не является Барокко в полном значении этого слова. Так же петровскому барокко свойственна двуцветная окраска зданий чаще красная с белым и плоскостная трактовка декора.
34479. Русское искусство первой трети 18в.: формирование живописного портрета. Преображенская серия. Творчество живописцев И.Н. Никитина, А.М. Матвева 32.5 KB
  : формирование живописного портрета. Еще в XVII веке возник прообраз реалистического портрета значительно отличающийся от старого условного иконописания. В портрете XVIII столетия проявился исключительный интерес к человеку. Уже в так называемой Преображенской серии портретов которые долго было принято называть в науке портретами шутов так как они исполнены с лиц участвовавших в таком сатирическом конклаве как Всепьянейший сумасбродный собор всешутейшего князьпапы видно напряженное внимание к человеческому лицу к реалиям быта.
34480. Русское искусство сер.18в.:Елизаветинское барокко. Интерьеры. Архитектура. Деятельность Б.Ф. Растрелли. Тенденции рококо и барокко в интерьерах и мебели 31 KB
  :Елизаветинское барокко. Тенденции рококо и барокко в интерьерах и мебели. делится на два этапа: 30е годы мрачное время правления Анны Иоанновны засилья иноземцев и 4050е годы годы елизаветинского правления некоторого смягчения нравов предыдущего времени роста национального самосознания поощрения всего отечественного время сложения стиля русского барокко знаменующего синтез всех видов искусства. Елизаветинское барокко художественный стиль характерный для времени Елизаветы.
34481. Русское искусство середины 18в.: Живопись – расцвет портрета. Своеобразие творческого метода живописцев И.Я. Вишнякова, И.П. Аргунова, Л.П. Антропова 36 KB
  : Живопись расцвет портрета. В его портретах особенно детских отразился дух русского рокайльного искусства но в них нет бездушности фривольности наружной слащавости и галантности присущих западному рококо. Но лица в портретах пронизаны теплотой и душевностью в них есть особая интимность и непритязательность обаяние и цельность образа. Аргунов первые приобретшие известность портреты соединяют в себе принцип композиции западноевропейского парадного портрета и идущие от парсуны черты застылости живописной сухости плоскостности.